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标题: 一种快速反应电子体温计应用方案 [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-12 21:46
标题: 一种快速反应电子体温计应用方案
传统测量体温的方法是使用水银体温计，由于水银温度计破损后会导致有害重金属外泄不利于环保，甚至对人体产生伤害，电子体温计势必将逐步替代水银体温计。热敏电阻(Thermistor)的广泛应用为温度量测方法开启了新方向。目前，我们只需根据Thermistor不同温度对应不同电阻值这一特性，即可以通过测量电阻值实现温度量测。本文将说明如何使用纮康科技HY11P32芯片实现快速体温测量。
一、纮康科技HY11P系列简介
　　随温度的变化，Thermistor呈现不同阻值，那么它上面的电阻也会变化，这样就能利用Thermister将温度这个物理信号转换成电阻信号，再经由纮康科技的单片机” HY11P32”量测电阻讯号、运算、数字输出显示温度，如图 1，以最少的组件达成快速反应电子体温计应用方案。

单片机简介

8位精简指令集，共有46个指令
　　2.0V to 3.6V工作电压范围，-40~85℃工作温度范围.
　　内部高精度RC震荡器，4种CPU工作频率切换选择，可让使用者达到最佳省电规划.
　　运行模式 300uA＠2MHz
　　待机模式 3uA@28KHz
　　休眠模式 1uA
　　2KWord OTP (One Time Programmable) Type程序内存，128Byte数据存储器
　　Brownout detector及Watch dog Timer，可防止CPU进入死机模式
　　18bit 全差动输入ΣΔADC 模拟数字转换器
　　内置PGA (Programmable Gain Amplifier) 及可有1/4、1/2、1. …..128倍10种输入信号放大倍率选择
　　内置输入零点调整，可针对不同应用增加其量测范围
　　1.0V的内部模拟电路共地电压源，具有Push-Pull 驱动能力，可提供传感器驱动电压
　　LVD低电压检测功能具14段检测电压设置与外部输入电压检测功能
　　模拟电压源VDDA具10mA稳压电压源输出能力
　　4x12 LCD 液晶驱动器
　　1/4 Duty、1/3 Bias
　　内建Charge Pump稳压线路，可提供4种LCD偏压
　　8-bit Timer A
　　Built-in EPROM (BIE)
二、感测组件简介
　　热敏电阻(Thermistor)是对热敏感的电阻器，主要功能在显示电阻值随环境温度的变化。热敏电阻分为正温度系数(Positive Temperature Coefficient，PTC)热敏电阻和负温度系数(Negative Temperature Coefficient，NTC)热敏电阻，其中NTC热敏电阻灵敏度高、价格低廉，因而应用较为广泛。
　　传统测量体温的方法是使用水银体温计，由于水银温度计破损后会导致有害重金属外泄不利于环保，甚至对人体产生伤害，电子体温计势必将逐步替代水银体温计。热敏电阻(Thermistor)的广泛应用为温度量测方法开启了新方向。目前，我们只需根据Thermistor不同温度对应不同电阻值这一特性，即可以通过测量电阻值实现温度量测。本文将说明如何使用纮康科技HY11P32芯片实现快速体温测量。
一、纮康科技HY11P系列简介
　　随温度的变化，Thermistor呈现不同阻值，那么它上面的电阻也会变化，这样就能利用Thermister将温度这个物理信号转换成电阻信号，再经由纮康科技的单片机” HY11P32”量测电阻讯号、运算、数字输出显示温度，如图 1，以最少的组件达成快速反应电子体温计应用方案。

单片机简介

8位精简指令集，共有46个指令
　　2.0V to 3.6V工作电压范围，-40~85℃工作温度范围.
　　内部高精度RC震荡器，4种CPU工作频率切换选择，可让使用者达到最佳省电规划.
　　运行模式 300uA＠2MHz
　　待机模式 [email=3uAa href=]3uA@28KHz[/email]
　　休眠模式 1uA
　　2KWord OTP (One Time Programmable) Type程序内存，128Byte数据存储器
　　Brownout detector及Watch dog Timer，可防止CPU进入死机模式
　　18bit 全差动输入ΣΔADC 模拟数字转换器
　　内置PGA (Programmable Gain Amplifier) 及可有1/4、1/2、1. …..128倍10种输入信号放大倍率选择
　　内置输入零点调整，可针对不同应用增加其量测范围
　　1.0V的内部模拟电路共地电压源，具有Push-Pull 驱动能力，可提供传感器驱动电压
　　LVD低电压检测功能具14段检测电压设置与外部输入电压检测功能
　　模拟电压源VDDA具10mA稳压电压源输出能力
　　4x12 LCD 液晶驱动器
　　1/4 Duty、1/3 Bias
　　内建Charge Pump稳压线路，可提供4种LCD偏压
　　8-bit Timer A
　　Built-in EPROM (BIE)
二、感测组件简介
　　热敏电阻(Thermistor)是对热敏感的电阻器，主要功能在显示电阻值随环境温度的变化。热敏电阻分为正温度系数(Positive Temperature Coefficient，PTC)热敏电阻和负温度系数(Negative Temperature Coefficient，NTC)热敏电阻，其中NTC热敏电阻灵敏度高、价格低廉，因而应用较为广泛。

　

在测量之前先要建表，表中的资料要求能精确反映出Thermistor随温度变化阻值的变化情况。例如503ET(NTC热敏电阻)温度由32.1° C上升至32.2°C，它的阻值由36.763KΩ下降至36.605KΩ，由于温度变化非常小，所以这一过程可以当成是线性的。我们将它在人体温范围内的阻值建表(在0.1°C温度变化范围内，它的阻值变化近似是线性的)，然后利用查表的方式就可以通过测量到的电阻值得到与之对应的温度。
　　NTC Thermistor 503ET的数学模式如下：
　　Rth(T)=R25 × exp { B × [ 1/(T+273.13) - 1/(25+273.13) ] }
　　Rth(T)：Thermistor变化电阻值
　　B：Sensitivity of Thermistor
　　R25：25°C电阻值
三、讯号量测
　　测量架构如图4所示，内部模拟电路共地电压源ACM经Thermistor(RT1)与100KΩ电阻分压产生待测信号与参考电压。SD18进行模拟数字转换后所得到的ADC值为测到的电阻值，该电阻值经过查表计算可得出与之对应的温度值。系统设计争取以最少的组件达成快速测量体温方案。

　　503ET热稳定时间为6秒，SD18 OSR取1024，这样经过软件取平均值滤波可以达到每秒输出20笔数据，所以只需几秒的时间就可以得到测量到的体温值。
四、结论
　　采用HY11P32芯片以简单的电路构架实现快速测温的方案主要具有以下特点：
　　·整体消耗电流低
　　·输出速度快，约可达20笔/Sec
　　·电路简单并具较高测量分辨率
　　·解决产线因测温不准确而返工处理的成本
　　·在成本差异不大，得到较佳的测量数据及抗干扰
　　甲、硬件技术规格
　　·数字操作电压：2.2~3.6V
　　·模拟操作电压：2.6~3.6V
　　·操作消耗电流(测试温度34.5℃)：404?A
　　·睡眠消耗电流：0.7?A
　　·温度量测范围：32.1~42.5℃
　　·分辨率：0.01℃
　　·准确度：0.05℃
　　·数据更新率：20Hz

乙、测量精度与资料如表一所示：

五、参考线路

发布者：吕勇

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